التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

مراحل التحليل المائي للبروتينات

وتعتبر جميع النواتج السابقة عدا الأحماض الأمينية الحرة ضمن البروتينات المشتقة ،وترسب البروتيوزات الأولية بمحلول نصف مشبع من كبريتات الأمونيوم، بينما البروتيوزات الثانوية فترسب بمحلول كامل التشبع من كبريتات الأمونيوم.

تبعا لدرجة ذوبانها في المذيبات المختلفة:

ثانيا :تقسيم البروتينات

يختص هذا التقسيم بالبروتينات البسيطة بصفة خاصة دون البروتينات الأخرى تبعا لدرجة الذوبان في المذيبات المختلفة للأقسام التالية:

وتنقسم البروتينات البسيطة

الالبيومينات :Albumins

تذوب الالبيومينات في كل من الماء ومحاليل الأملاح المتعادلة المخففة ومحاليل الأحماض والقلويات المخففة ،تتخثر الالبيومينات بالح اررة وترسب من محاليلها بمحلول مشبع من كبريتات الأمونيوم ،وتوجد الالبيومينات في كل من المملكة الحيوانية والنباتية ومن أمثلتها البيومين الدم والبيومين البيض والبيومين اللبن.

الجلوبيولينات :Globulins

لا تذوب الجلوبيولينات في الماء لكن تذوب في كل من محاليل الأملاح المتعادلة المخففة ومحاليل القواعد والأحماض المخففة ،وتتخثر الجلوبيولينات بالح اررة وترسب بمحلول نصف مشبع من كبريتات الأمونيوم ،وتوجد الجلوبيونات في كل من المملكة الحيوانية والنباتية ،ومن أمثلتها جلوبيولين السيرم )تتكون من جلوبيولين ،Υ βو α٢و (α١وجلوبيولين العضلات )الاكتين واليومسين( والثيروجلوبين )يتكون

-٢١٠-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

أيضا كثير من الإنزيمات تدخل ضمن هذه البروتينات مثل

من هرمون الثيروكسين(

إنزيم الفوسفاتيز وانزيم التربسين كذلك الأجسام المضادة وتوجد الجلوبيولينات مثل الادستين Edestineفي الحبوب والاماندين Amandineفي اللوز ،والليجيومينات

Leguminsفي البقوليات مثل البسلة.

الجلوتيلينات :Glutclins

لا تذوب الجلوتيلينات في الماء أو محاليل الأملاح المتعادلة المخففة ولكن تذوب في محاليل القواعد والأحماض المخففة ،لا تتخثر بالح اررة توجد الجلوتيلينات في النباتات فقط ومن أمثلتها جلوتين القمح Glutenine

البرولامينات :Prolamins

لا تذوب البرولامينات في الماء أو محاليل الأملاح المتعادلة المخففة أو محاليل القواعد والأحماض المخففة ،لكن تذوب في كحول %٨٠ولا تتخثر بالح اررة ،توجد البرولامينات في النبات فقط وهي تحتوي على نسبة عالية من الحمض الأميني برولين ومنه اشتق اسم البرولامينات ،ومن أمثلتها زاين Zeinالذرة ،وجليادين القمح.

البروتينات القرنية سكليروبروتينات :Scleroproteins تذوب هذه البروتينات في محاليل الأحماض والقواعد المركزة فقط ،حيث تحدث بها تحليل جزئي ،وتوجد هذه البروتينات في المملكة الحيوانية فقط في قرون وأظافر الحيوانات وهي مقاومة لإنزيمات الهاضمة في الأنسان والحيوان ،ومن أمثلتها الكولاجين في الأنسجة الضامة والذي بغليانه يعطى جيلاتين سهل الهضم ،والكولاجين غنى بأحماض خاصة وهي الهيدروكسي برولين والهيدروكسي ليسين ،كذلك الكرياتين )بروتين الشعر والصوف( الغنى بحمض السستاين حيث يذوب في كبريتيد الباريوم

الذي يستخدم ضمن مستحضرات إزالة الشعر.

-٢١١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

البناء الكيميائي للبروتينات:

سابقا البروتينات تتكون أساسا من أحماض أمينية الفا مرتبطة ببعضها

كما ذكر

بروابط ببتيدية لتكون السلاسل الببتيدية ،أمكن معرفة التركيب الكيميائي للبروتينات من نتائج التحليل المائي بالأحماض أو القلويات أو الإنزيمات ،فالتحليل المائي الكامل للبروتينات يعطى أحماض أمينية فقط بينما التحليل المائي الجزئي يعطى ببتيدات قصيرة وأحماض أمينية حرة ،وتزداد المجاميع أو النهايات الأمينية والكربوكسيلية نتيجة لهذا التحليل حيث كانت هذه المجاميع مرتبطة في جزئ البروتين.

اختلاف الذرات الداخلة في تركيب السلسلة الببتيدية يؤدى إلى اختلاف مقدار

الزوايا وطول الرابطة بين الذرات )شكل.(١١

تبعا لما يلي:

وتختلف البروتينات في التركيب البنائي الكيميائي لها نوع الأحماض الأمينية المكونة للسلاسل الببتيدية.

عدد الأحماض الأمينية المكونة للسلاسل الببتيدية.

ترتيب وتتابع الأحماض الأمينية المكونة للسلاسل الببتيدية.

التوزيع الفراغي للذرات والمجموعات بالنسبة لبعضها في السلاسل الببتيدية، حيث يتوقف ذلك على درجة التواء السلسلة والذي يؤدى بدورة إلى تكوين الشكل

الحلزوني للبروتين.

الشكل المجسم ثلاثى الأبعاد للبروتين ،وهو يعتمد على التفاف السلاسل

الببتيدية على بعضها أو انفراطها.

ارتباط جزيئات البروتينات مع بعضها مكونة تجمعات ذات أوزان جزيئية مرتفعة.

ارتباط البروتينات مع مركبات غير بروتينية مكونة أنواع من البروتينات المرتبطة.

جدا من البروتينات.

ومما سبق يتضح وجود عدد كبير

-٢١٢-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

شكل ) :(١١مقدار الزوايا وطول الرابطة بين الذرات في السلسلة الببتيدية

الروابط المثبتة لجزيء البروتين:

تأخذ السلسلة الببتيدية الشكل المجسم الثلاثي الأبعاد بالتفافها الحلزوني على طول السلسلة أو التفاف عدة سلاسل مع بعضها ،وتقوم مجموعة من الروابط غير الببتيدية معظمها ذات قوى ضعيفة بتثبيت هذا الشكل.

الأحماض النووية Nucleic acids

تعرف الأحماض النووية Nucleic acidsبانها جزيئات كبيرة الوزن الجزيئي تتكون أساسا من وحدات عديدة من النيكلوتيدات الأحادية المرتبطة مع بعضها، وتحمل الصفات الوراثية وهي المسئولة عن نقل المعلومات لتخليق البروتينات.

أنواع الأحماض النووية:

هناك نوعان من الأحماض النووية هما:

حمض الريبونيوكليك :Ribonucleicوهو يحتوي على السكر الخماسي

اليميني ريبوز D-Riboseواختصاره .RNA

حمض الدى اوكسى ريبونيوكليك :Deoxyribonucleic acidوهو يحتوي على السكر الخماسي اليميني دى اوكسى ريبوز D-Deoxyriboseواختصاره .DNA

تركيب الأحماض النووية:

النوعان السابقان من الأحماض النووية ) (DNA , RNAيعتبر بوليمرات polymersخيطية تتكون من وحدات تسمى نيكلوتيدات Nucleotidesالتي ترتبط

-٢١٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

مع بعضها عن طريق روابط الفوسفات ثنائية الاستر Phosphodiestersوتتكون النيكلوتيدات من جزئين هما النيكلوسيدات ومجموعات الفوسفات.

تركيب النيكلوسيدات :Nucleosides

يتركب أي نيكلوسيد من وحدتين بنائيتين هما:

قاعدة نيتروجينية )بيورين Purineأو بيريميدين .(Pyrimidine جزئ سكر خماسي يميني )ريبوز أو دى اوكسى ريبوز(.

وترتبط القواعد النيتروجينية مباشرة بجزيء السكر الخماسي برابطة جليكوسيدية )بيتا( مكونة هذه النيكلوسيدات Nucleosidesوتلك بدورها ترتبط مع بعضها البعض عن طريق مجموعات الفوسفات والتي تتصل بجزيء السكر الخماسي مكونة

ما يعرف باسم النيكلوتيدات.

أوال :القواعد النيتروجينية :Nitrogen Bases

هناك نوعان من القواعد النيتروجينية يشتركا في تركيب الأحماض النووية

المختلفة RNAو DNAوهي كما يلي:

التركيب الكيميائي لقواعد البيورين والبيريميدين

-٢١٤-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

البيريميدينات :Pyrimidines

وهي مشتقات المركب الحلقي غير المتجانس المسمى بريميدين ،وهناك ثلاث

مركبات أساسية من البريميدينات هي:

• قاعدة اليوراسيل ).Uracil (U

• قاعدة السيتوزين .Cytosine

• قاعدة الثيمين ).Thymine (T

ويدخل كل من اليوراسيل والسيتوزين في تركيب الحمض النووي RNAبينما

يدخل الثيمين في تركيب الحمض النووي .DNA

البيورينات :Purines

يرجع مصدر هذه القواعد إلى مركب البيورين الذي يتكون من اتحاد حلقة البيريميدن السداسية بحلقة أخرى )مكونة من ذرتي نتروجين وذرة كربون(.

واهم مشتقات هذه القواعد هي:

الادينين )Adenine (A

-٢الجوانين Guanine

وتوجد هذه المشتقات في كلا النوعين من الأحماض النووية .RNA, DNA بالإضافة لما سبق فهناك مشتقات أخرى لكل من قواعد البيورين والبيريميدين

مثل القواعد التالية:

الهيموزانثين .Hymoxanthine

الزانثين .Xanthine

البيريميدينات المميثلة .Methylated pyrimidines

ثانيا :السكريات :Sugars

هناك نوعان من السكريات الخماسية اليمينية ،يشترك إحداهما في تركيب حمض نووي خاص به ،ويشترك السكر الآخر في تركيب الحمض النووي الثاني كما يلي:

-٢١٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

السكر الخماسي اليميني ريبوز D-Riboseيدخل في تركيب الأحماض النووية

.RNA

السكر الخماسي اليميني -٢دى اوكسى ريبوز D-2-Deoxyriboseيدخل

في تركيب الأحماض النووية .DNA

والرمزان التاليان يوضحا تركيب كل من السكر الخماسي اليميني ريبوز والسكر

الخماسي اليميني -٢دى اوكسى ريبوز

التركيب الكيميائي للسكر الخماسي اليميني ريبوز )بيتا( والسكر الخماسي اليميني -٢دى اوكسى ريبوز )بيتا( ومما سبق فإن النيكلوسيد هو عبارة عن المركب الناتج من اتحاد القواعد )البيورين أو البيريميدين( مع السكر الخماسي )ريبوز أو دى اوكسى ريبوز( خلال الرابطة الجليكوسيدية بيتا كما في الشكل التالي:

رسم تخطيطي يوضح تركيب النيكلوسيدات

والرابطة الجليكوسيدية تتم بين ذرة الكربون رقم ) (١للسكر الخماسي مع ذرة

-٢١٦-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

النتروجين رقم ) (٩للبيورين أو رقم ) (١للبيريميدين.

أنواع النيكلوسيدات:

هناك ثمانية أنواع مختلفة من النيكلوسيدات محتمل تكوينها على حسب نوع

الحمض النووي وهي كما يلي:

النيكلورسيدات الداخلة في تركيب الحمض النووي RNAوتشمل:

• ادينوسين ) Adenosineادنين +ريبوز(.

• جوانوسين ) Guanosineجوانين +ريبوز(.

• سيتيدين ) Cytidineسيتوزين +ريبوز(.

• يوريدين ) Uridineيوراسيل +ريبوز(.

النيكلوسيدات الداخلة في تركيب الحمض النووي DNAوتشمل:

• دى اوكسى ادينوسين ) Deoxyadenosineادنين +دى اوكسى ريبوز(.

• دى اوكسى جوانوسين ) Deoxyguanosineجوانين +دى اوكسى ريبوز(.

• دى اوكسى سيتيدين ) Deoxycytdineسيتوزين +دى اوكسى ريبوز(.

• ثيميدين ) Thymidineثيمين +دى اوكسى ريبوز(.

تركيب النيكلوتيدات :Nucleotides

يتركب أي نيكلوتيد من ثلاث وحدات بنائية هي:

• قاعدة نيتروجينية )بيورين Purineأو بيريميدين .(Pyrimidine • جزئ سكر خماسي يميني )ريبوز أو دى اوكسى ريبوز(.

• مجموعة فوسفات.

على ذلك النيكلوتيدات هي عبارة عن الاسترات الناتجة من اتحاد النيكلوسيدات

مع

حمض

الفوسفوريك

عن

طريق

روابط

Phosphodiestersكما في الشكل التالي:

-٢١٧-

الفوسفات

ثنائية

الاستر

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

رسم تخطيطي يوضح تركيب النيكلوتيدات

وأحدى رابطتي استر الفوسفات تتم بين ذرة الكربون رقم ) (٣للسكر )وتسمى (٣ في أحدى النيكلوسيدات مع ذرة الكربون رقم ) (٥للسكر )وتسمى (٥في جزئ

النيكلوسيد الآخر.

وهناك ثمانية أنواع مختلفة من النيكلوتيدات محتمل تكوينها على حسب نوع

الحمض النووي وهي كما يلي:

النيكلوتيدات الداخلة في تركيب الحمض النووي :RNA • حمض ادنيليك ) Adenylic acidادنين +ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• حمض جوانيليك ) Guanulic acidجوانين +ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• حمض سيتيدتيك ) Cytidylic acidستيوزين +ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• حمض يوريديليك ) Uridylic acidيوارسيل +ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• النيكلوتيدات الداخلة في تركيب الحمض النووي :DNA • حمض دى اوكسى ادنيليك ) Deoxyadenylicادنين +دى اوكسى ريبوز +

حمض الفوسفوريك(.

• حمض دى اوكسى جوانيليك ) Deoxyguanylic acidجوانين +دى اوكسى

ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• حمض دى اوكسى سيتيديليك ) Deoxycytidylicسيتوزين +دى اوكسى

ريبوز +حمض الفوسفوريك(.

• حمض ثيميديليك ) Thymidylic acidثيمين +دى اوكسى ريبوز +حمض

-٢١٨-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الفوسفوريك(.

هذا ،وشكل ) (٣١يوضح التركيب الكيميائي لبعض النيكلوسيدات )(A

والنيكلوتيدات ).(B

وتوجد بعض أنواع النيكلوتيدات على حالة منفردة في الأنسجة الحية حيث أن لها أهمية في عمليات التغيرات الحيوية للحصول على الطاقة في عمليات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات بواسطة الإنزيمات ،وقد يحتوي النيكلوتيد الحر على أكثر من مجموعة من فوسفات ) (Pمثل مركب ادينوسين ثنائي الفوسفات ADPأو ثلاثى

الفوسفات .ATP

والأحماض النووية كما سبق الإشارة إليها تتكون من وحدات عديدة من النيكلوتيدات الأحادية لذلك يظهر مخلوط مكونات النيكلوتيدات في ناتج التحليل المائي الكامل للأحماض النووية عند إجرائه بواسطة حمض HClأو الإنزيمات.

وكما سبق ذكره اتصال النيكلوتيدات الأحادية يكون بين ذرة النتروجين رقم )(٩ في البيورين أو ذرة النتروجين رقم ) (١في البريميدين مع ذرة الكربون رقم ) (١في السكر الخماسي ،كما تتصل هذه النيكلوتيدات مع بعضها عن طريق رابطة فوسفات ثنائية الاستر حيث يتم الاتصال بين ذرة كربون رقم ) (٣لجزيء السكر الخماسي في أحد النيكلوتيدات وذرة كربون رقم ) (٥للسكر الذي يليه.

شكل ) (٣١التركيب الكيميائي لبعض النيكلوسيدات ) (Aوالنيكلوتيدات )(B

-٢١٩-